Обычный пластик способен охладить или обогреть здание в зависимости от времени года

Исследователи из Принстонского университета и Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA) разработали пассивный механизм для охлаждения зданий летом и их обогрева зимой, использующий обычные материалы из пластика. Новый метод сделает климат в зданиях более комфортным, не требуя внедрения дорогостоящих энергоемких систем.


Основная идея заключается в том, чтобы ограничить потенциал передачи тепла между зданиями и окружающей средой, ориентируясь на контроль волн специфической длины. Покрытия, даже из обычных материалов, созданные по этой технологии, способны обеспечить контроль климата, превосходящий современные возможности архитектуры.

Тепловое излучение, переносимое электромагнитными волнами, присутствует всюду. Мы ощущаем его, находясь на солнце или когда электрообогреватель отапливает нашу комнату. Стабилизация температуры зданий путем контроля теплового излучения давно известна человеку. Множество зданий используют жалюзи на окнах, чтобы блокировать солнечный свет, и также многие красят крыши и стены в белый цвет, чтобы те лучше отражали солнце.

Крыши обычно имеют достаточный угол, чтобы отражать солнечный свет и тепловое излучение вверх. Стены и окна, напротив, в основном направлены на землю и соседние здания. В жаркую погоду они нагреваются отраженным теплом, исходящим от улиц, тротуаров и близлежащих зданий. Это значит, что, несмотря на экранирование тепла, стены и окна также нагреваются от земли. В свою очередь в холодное время года окружающая среда и почва отбирают тепло у стен и окон.

Исследователи выяснили, что ключ к решению проблемы заключается в различии способов передачи тепла между зданиями и землей, а также между зданиями и небом.

Тепловое излучение, также называемое узкополосным, отражается от зданий в узкой части инфракрасного спектра, известной как атмосферное окно передачи. Анализ этого механизма — важный шаг в области энергосбережения и климатического контроля в зданиях, особенно в условиях изменчивого климата.



Проектирование с учетом этого принципа позволит снизить зависимость от дорогостоящих систем кондиционирования и обогрева, при этом сохраняя комфортную температуру внутри помещений.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports Physical Science, настаивают на необходимости введения инноваций в области строительства и энергетики. Новый подход открывает долгосрочные положительные перспективы для зеленой энергетики.


— доктор Мандал, один из авторов исследования.

Учёные продемонстрировали, что многие общераспространенные и недорогие строительные материалы излучают тепло в узкополосной области и блокируют широкополосное излучение. Например, поливинилфторид, который уже используется в качестве облицовочного материала, может быть адаптированы для климатического контроля с учетом этого свойства, впрочем, как и многие другие пластмассы.


— доктор Раман, соавтор исследования.

Важным выводом исследования стало и то, что подобный подход экономичен с точки зрения энергопотребления. Авторы отметили, что сезонная экономия энергии с использованием предложенного механизма сравнима с выгодой от покраски темных крыш в белый цвет. При этом расходы на кондиционирование воздуха и количество инцидентов, связанных с жарой, продолжают расти по всему миру.


— доктор Мандал.